12000 ans d’histoire, 3 mètres de stratigraphie, 12 hectares :

un SIG pour l’opération d’archéologie préventived’Alizay-Igoville (Eure)

Sylvain Mazet et Cyril Marcigny Bruno Aubry, Isabelle Comte and Philippe Boulinguiez

SIG 2014, Versailles, octobre 2014. 14h30, M106Archéologie et histoire de l’art

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1. Présentation du site

2. Méthodologie pour l’acquisition et le traitement des données

- Topographie- Base de données- SIG

3. Applications

Plan de la communication

Fouille archéologique préventive:•Superficie de 12 ha

•3m de stratigraphie

•275 000 m3 de sédiments

•1 an et demi de terrain

•119 000 vestiges archéologiques

•Plus de 70 personnes impliqués dans le projet

•7000 jours-hommes

•2 à 3 topographes1 géomaticien / gestionnaire de base de données

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Présentation du site

Nord-ouest de la France•En Normandie•Sur les communes de Igoville et d’Alizay

•Dans la plaine alluviale de la Seine•À la confluence avec l’Eure

Eure

Seine

Rouen

Paris

Alizay

Surface concernée par la fouillearchéologique

50 km

400 m200 km

Normandie

4

Mésolithique

Néolithique moyenNéolithique final / Bronze ancien

1er âge du Fer / La Tène ancienne

Niveau tardiglaciaire

Occupation médiévale

10 000 BC

2 300 BC

7 500 BC

4 000 BC

400 BC

900 AD

3 à

4 m

ètre

s de

str

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râph

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Occ

upé

pend

ant

12 0

00 a

ns

Présentation du site

Stratigraphie

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Etude exhaustive des occupations pré- et protohistoriques d’Alizay

Quatre thèmes principaux :

1/ la stratigraphie (les différents dépôts, étude de leur évolution).

2/ le paléoenvironnement (comprendre l’impact anthropique sur le milieu).

3/ l’approche culturelle et chronologique.

4/ l’approche paléoethnologique.

Problématique scientifique

Présentation du site

Constitution d’une équipe pluridisciplinaire pour une étude multiproxy

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Etude anthracologique

Palynologie

Archéozoologie

Etude malacologique

Sedimentologie/ Micromorphologie

Présentation du site

Geomorphologie

Prospections géophysiques

7

����Etude multi-proxy

8

Plein de structures!

2700 structures1119 trous de poteaux

662 chablis219 fosses146 foyers156 locus

Chablis

Néolithique

Trou de poteaux

Âge du fer

Foyer

Néolithiquemoyen

Schlitzgrube

Âge du Bronze

Fossés

Médiéval: IXe s.

Four

Médiéval: IXe s.

Sépulture

Néolithiquemoyen

Sépulture

Mediéval: IXe s.

9

Plein de vestiges!

114 000 vestiges (poids>2tonnes)

34 000 céramiques68 000 lithiques7 000 ossements

800 vestiges métalliques

Lithique

Céramique

Balle de fronde

Bois de renne

Chronométrie181 datations 14C pour 110 occupations

différentes

Paléolithique et Mésolithique

Néolithique ancien

Âge du Bronze

Âge du Fer

Médiéval

Néolithique moyen

Néolithique récent/final

10

IXe s. ap. n.e.

VIIe s. av. n.e.

IIe mill. av n.e.

IIIe mill. av n.e.

Ve mill. av n.e.

VIe mill. av n.e.

Xe mill. av n.e.

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Chaîne de traitement des données

Comment gérer autant de données archéologiques? Comment enregistrer, décrire, stocker et spatialiser les données archéologiques?

Enregistrement topographique efficace + Enregistrement archéologique exhaustif

BESOINS

Au bureau: Stockage pérenne des données + Spatialisation des données archéologiques

PROBLEMATIQUE

Méthodologie robuste pour l’enregistrement des données!!

Station totale robotisée + Base de données + SIG

Sur le terrain:

SOLUTION

POINT CLEF: un identifiant unique pour chaque entité archéologique numéroté de 1 à n

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Position 3D des vestiges Point

Formes des structures archéologiques Polygone

Axe des coupes archéologiques Ligne

Extension des tranchées, sondages et décapages Polygone

Stratigraphie (MNT) Point

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Que doit-on enregistrer?

Objectifs du travail topographique:

Sur le terrain:•Enregistrer rapidement, précisément et en continu les vestiges archéologiques •Fournir un identifiant unique pour chaque entité archéologique

Au bureau:•Vérifier la précision du levé•Contrôler les erreurs (doublons, informations manquantes)•Produire des plans pour le travail de terrain une fois par semaine

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15

TopographieUtilisation d’une station totale robotisée:

- Autonomie du topographe : pas besoin du porteur de prisme!

- Calcul topographique sur le terrain

- Visualisation des entités levées sur le terrain

- Possibilité d’enregistrer des points (artefacts), des lignes (profil) ou des polygones (structures, sondages)

- Enregistrement des données descriptives sur la télécommande(ID, us, etc.) liées aux contours graphiques levés

Normalisation des données attributaires + Format d’export SIG (.shp) = Intégration SIG à la volée (ou presque!)

Station totale robotisée

(Leica TS15)

Station totale

standard (LeicaTS06)

Leica Geo Office

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Topographie

Procédure avec LeicaTS06 = LONG!

Procédure avec LeicaTS15 = RAPIDE!

Contrôle des données: vérification des

doublons et incohérence

Mise à jour de la geodatabase

POINT CLE: Dans AutoCAD Map ou Leica Geo Office, export à partir du .dwg en .shp (shape files de point, polygone et/ou ligne avec données attributaires)INTEROPERABILITE ENTRE ARCGIS, AUTOCAD ET LEICA GEO OFFICE

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Topographie« ALZ Verif Topo » :

Une routine VBA dans un fichier MS Excel pour vérifier les données topographiques

(doublon et incohérence)

Saut dans la numérotationInformations manquantes

Erreurs de Z

1. Importer 1 ou plusieurs fichiers .dbf issus des fichiers .shp exportés

2. Lancer le programme et vérifier les problèmes

3. Imprimer et visualiser la liste des erreurs notamment les doublons

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Database

BESOINS- Un outil commun à toute l’équipe

- Possibilité de décrire un vestige ou un lot de vestiges

- Stockage des données interdisciplinaires

- Interopérabilité avec le SIG (Geodatabase): GDB/MDB

- Fichier de stockage léger: « BD Alizay »=60 MB / « BD Alizay » zippée= 13 MB

InventaireRequête SIG

Etude lithique

Imprimer inventaires, requêtes, etc.

Base de données

Tâches:

Etude céramique

POINT CLEF: Base de données réseauPossibilité de travailler à plusieurs sur la base de données et en même temps

Base de données relationnelle «Alizay» (Microsoft Access)

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Base de données

POINT CLEF: ID unique utilisé pour décrire les entités archéologiques est la cléprimaire de la base de donnée

Table relationnelle simplifiée

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Base de données

Structures Artéfacts

Stockage des données

archéologiques

Stockage des données

topo

Mise à jour des données par la topo

Stockage des données sur les

structures collectées sur le terrain

Stockage des données produites par les spécialistes

Inventaire

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Base de donnéesTableau de bord

Formulaire Inventaire

Formulaire Lithique

Formulaire Céramique

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Base de données

Une base de données Microsoft Access a étéconçue pour une utilisation sur le terrain grâce àune tablette PC:

Inventaire et description de toutes les structures archéologiques

Version allégée pour le travail de

terrain

Version complète au bureauRequête selon typologie

Infos à propos du site

Infos à propos de la stratigraphie

Photos de la structure

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Organisation de la geodatabase (ESRI)

Shp files1 shp pour les structures1 shp pour les nouvelles structures1 shp pour les artéfacts1 shp pour les nouveaux artéfacts1 shp pour les doublons (structures)1 shp pour les doublons (vestiges)1 shp pour les points de MNT

Tables venant des requêtes Access

Toolbox (process model builder) stockée dans la gdb

POINT CLEF: création d’une connexion ODBC (Open Database Connectivity) avec la base de données pour l’import des données archéologiques dans la geodatabase

GIS

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Stockage du MNT, des analyses de densité, documents géoréférencés (cartes anciennes, photos aériennes, etc.), lidar, etc.

GISGdb pour les fichiers Raster

IGN 1946

Cadastre Napoléonien

Géophysique

MNT

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Automatisation des tâches répétitives: utilisation du modelbuilder d’ArcGIS

Requête spatiale (inventaire des vestiges au sein d’une structure)

Export des requêtes de la mdbvers la gdb

Récupérer les coordonnées du centroïde d’un polygone (structures) et création d’un fichier de point

GIS

Création d’une jointure spatiale, d’un nouveau champ et ajout de donnéesDim x as IntegerIf [Field] <> " " then x = 1Elsex = 0End If

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Database and GIS

Base de données

SIG

Base de données partagée: tablesStockage: NAS Alizay

Base de données réseau: formulaireStockage: PC des opérateurs

Base de données AlizayFormat .mdbStockage : PC du géomaticien

Geodatabase: Entités graphiques et données archéologiques (topo)Format .mdbStockage: PC du géomaticien

Inventaire, études lithique ou céramique…

Copie

Mise à jour

Copie des données descriptives

SIG: spatialisation des entités et analyses spatialesStorckage: PC du géomaticien

Transfert

Export des tables et requêtes vers la GDB (connexion ODBC)INTEROPERABILITE

POINT CLEF: Possibilité de gérer une grande quantité de données archéologiques nécessite une architecture particulière

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Applications TOPOGRAPHIE:• Production hebdomadaire de plans des vestiges et des structures• Calcul de la surface et des volumes décapés

GIS : • Analyse spatiale (tesselisation, carte de densité, etc.)• MNT des unités stratigraphiques (krigeage)• Vue en coupes des unités stratigraphiques et distribution verticale des vestiges• Visualisation 3D des vestiges• Automatisation de la production de cartes (Mapbook)

BASE DE DONNEES : • Production of features and artifact inventories for work in the field and in the office or for reports• Statistics for specialist studies (lithic, ceramic)• Management of iconographic documentation (listing, storage, naming)

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Visualisation du contexte stratigraphique:

profil (plugin CrossView / DPRA)

Applications

Vestiges métalliques dans les fossés du fort carolingien

Occupation du Néolithique final: en plan et en coupe

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Applications Spatialisation des études des spécialistes stockées dans la base

de données

Remontage céramique d’une occupation du Néolithique final (3000-2500 BC)

Analyse lithique

•Requête de la db•Export de la .gdb grâce à une connexion ODBC•Jointure de la requête avec le .shp dans le projet Arcmap

Analyse tracéologique

Néolithique moyen (4000-3500 BC) foyers avec dates 14C

Analyse zooarchéologique

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Visualisation des densités d’artefacts Applications

Occupation mésolithique (7500-7300 BC): densité lithique

Bivouac du Paléo. final (9800-9300 BC): densités lithique (bleu) et faunique (vert)

Fort de Charles le Chauve (IXe s.): densitédes vestiges métalliques dans les fossés

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Visualisation 3D Applications Site du Paléolithique final (9800-9300 BC): Production de longues lames, découpage 6 aurochs (bos primigenus) (M. Biard & C. Bémilli)

3D

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2507 points pris en compte pour les MNT

686 points utilisés pour l’us 8H, la mieux documentée, mais avec une répartition irrégulière

Densité de points: 0.7 pts/dam²

Pas du MNT: 10 m

Interpolation des points par krigeage

Quantification et localisation des erreurs du modèle produit

La paléotopographie est la base pour la restitution paléoenvironnementale

ApplicationsRestitution de la paléotopographie

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Zone humide

Paléoberge de la Seine

Etude géophysique (magnétométrie et résistivité)(G. Hulin & C. Vimoux)

���� L’étude indique la localisation de la grave (en rouge) et de l’argile (en bleu)

Applications Restitution de la paléotopographie

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Restitution géomorphologique (Ch. Chaussé)

Applications Restitution de la paléotopographie

38

Bonne correspondance entre l’étude géomorphologique et le MNT produit !

Applications Restitution de la paléotopographie

39

Distribution des vestiges (us 8 et 9) Geophysic and density

Analyse de densité par grille

Nombre moyen de vestiges par carré(10x10m)

Rouge

Vert

Bleu

Applications Modéliser l’occupation humaine

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Comparaison entre le modèle prédictif et les éléments découverts lors du diagnostic

Nombre de vestiges attendus

Applications

Faible densité: 10 vestiges par dam²

Densité importante: 130 vestiges per dam²

Densité moyenne: 70 vestiges par dam²

Verification du modèle: distribution des structures

���� Fournit des indices pour prédire la densité de vestiges attendus

Modéliser l’occupation humaine

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Conclusion

����Méthodologie robuste indispensable : chaîne de traitement des données descriptives utilisant une base de données et un SIG

• Procédure complexe à appliquer mais permettant de maintenir une bonne rigueur scientifique

• Travail de terrain et études au bureau (inventaire, études des artefacts, analyse SIG) en même temps

� Analyses hebdomadaires produites par le SIG fournissent des informations permettant de guider la conduite de la fouille

• Méthodologie chronophage à mettre en place mais qui permet de gagner beaucoup de temps durant la phase d’analyse

Caractéristiques de la fouille d’Alizay :

• Stratigraphie importante et occupations préhistoriques densément fournies en vestiges nécessitant une bonne précision d’enregistrement

• Contraintes de temps

• Echelle du projet (12 ha, travail de terrain pendant 1 an et demi)

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Merci de votre attention !!Responsable scientifique:

Cyril Marcigny & Sylvain Mazet

Responsable de secteur: Bruno Aubry

Laurent ChantreuilErik Gallouin

Anthony Lefort

Technicien: Gaël BarracandLaurent Beugnet

Maria-Carla BorgesStéphanie Clément-Sauleau

Aurélie DouillardMaïwenn Dreano

Jean-Philippe Faivre Sandrine Gachon

Guillaume GadeboisDavid Giazzon

Sebastien GiazzonPhilippe Gillette Céline Godard

Vincent Grégoire Xavier HenaffAudrey HerpeDavid HonoréCyril Hugot

Frédérique JimenezGabrielle LamerandAlexandra LanteriGuillaume LeborgneEdern Le Goaziou

Raphaëlle LefebvreSébastien ManemMagdalena Meignan

Jérôme PainJean-Marc PalluauSébastien ParisElisabeth Ravon

Valérie Santiago-Lara Aminthe ThomannVincent TessierChritine Yon

Valentina VillaPierre-Marie Canu

Elsa DelandeMarine Drieu (Université de Rouen)

Adrien Gonnet (Université de Paris I)

Topographie / Géomatique / DAO:Philippe Boulinguiez

Isabelle ComteSylvain Mazet

Véronique Théron Joseph Vautour

Marie Duriez (Stagiaire)

Etude lithique:Miguel Biard

François CharraudEmmanuel Ghesquière

Sylvène MichelCaroline Riche

Céramologie:Lorraine ManceauYves Marie Adrian

Anthropologie: Raphaëlle Lefebvre

Archéozoologie: Céline Bemilli, Lysandre Bedault, Yvinec

Radiochronologie: Laboratoire de l’université de Laval (Québec) et Beta Analytic

Géomorphologie: Christine Chaussé, Millena Frouin

Géophysique: Guillaume Hulin, Clément Vimoux

Malacologie: Salomé Granai

Palynologie: David Aoustin, Chantal Leroyer

Numismatique: Thibault Cardon, Jacques Labrot, Jens-Christian Moesgaard

Photographie aérienne:Hervé Paitier (INRAP)

Jacques Refuveille (Balloïde Photo)